(57)【要約】【課題】クリーンルーム内で基板がエアー等に接触する環境のみを局所的清浄環境で用いられる基板収納搬送容器において、容器本体内における気流の乱れを有効に防止して、収納された基板の清浄度を高く維持し、その基板への自然酸化膜成長を抑制したりばらつきを低減し分子汚染等を防ぐ。【解決手段】  複数枚の基板５を一定間隔で積層収納する容器本体４と、その容器本体４の内気を循環させる空気循環手段と、前記容器本体４に積層収納された最上段の基板５ａの上側または最下段の基板５ｂの下側の少なくとも一方にて前記空気循環手段が行う内気循環によって生じる空気の流れを、当該内気循環により前記一定間隔の間に生じる空気の流れと同等にするための整流化手段６とを備えて、基板収納搬送容器を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の基板を一定間隔で積層収納する容器本体と、
前記容器本体の内気を循環させる空気循環手段と、
前記容器本体に積層収納された最上段の基板の上側または最下段の基板の下側の少なくとも一方にて前記空気循環手段が行う内気循環によって生じる空気の流れを、当該内気循環により前記一定間隔の間に生じる空気の流れと同等にするための整流化手段と
を備えることを特徴とする基板収納搬送容器。
【請求項２】
前記整流化手段は、前記容器本体に積層収納された最上段の基板の上側または最下段の基板の下側の少なくとも一方に設けられたダミースペーサを備えてなるものである
ことを特徴とする請求項１記載の基板収納搬送容器。
【請求項３】
前記空気循環手段が循環させる内気を拡散させるための分散板が設けられている
ことを特徴とする請求項２記載の基板収納搬送容器。
【請求項４】
前記整流化手段は、前記容器本体に積層収納された最上段の基板の上側および最下段の基板の下側並びに前記一定間隔の間のそれぞれに対応した開口を有するノズル機構を備えてなるものである
ことを特徴とする請求項１記載の基板収納搬送容器。
【請求項５】
前記整流化手段は、吹き出し側のノズル機構と、吸い込み側のノズル機構とを備えてなるものである
ことを特徴とする請求項４記載の基板収納搬送容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン等の半導体ウエハやガラスパネル等といった、主にクリーンルーム内で処理される基板を収納搬送するための基板収納搬送容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置や液晶表示装置等の製造工程では、ミニエンバイロメント（Mini Environment）と呼ばれるクリーンルーム内の局所的清浄環境が用いられている。ミニエンバイロメントとは、クリーンルーム全体を超高清浄化するのではなく、シリコンウエハやガラスパネル等の基板を密封された基板収納搬送容器に収納して工程内および工程間搬送することにより、基板が接触するエアー等の環境の局所だけを超高清浄化するシステムである。このようなミニエンバイロメント対応のクリーンルームは、半導体装置や液晶表示装置やプラズマ表示装置等の製造工程の他にも、製薬、バイオテクノロジー、ナノテクノロジー、医療関係等の分野でも利用可能であると考えられる。
【０００３】
ところで、ミニエンバイロメントにおいて用いられる基板収納搬送容器としては、２００ｍｍ径まではＳＭＩＦ（Standard Mechanical InterFace）ポッドが、３００ｍｍ径からはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）が広く用いられている。これらの基板収納搬送容器では、例えば図５または図６に示すように、シリコンウエハ等の基板を出し入れするための開口部を有した容器本体（ウエハキャリアまたはボックス本体）１１と、その開口部を密閉可能に覆う蓋体（キャリアドア）１２とを備えて構成されている。また、このような基板収納搬送容器の中には、例えば図６または図７に示すように、分子汚染除去機能を有したケミカルフィルタ１３と、送風機構である電動ファン１４とを備え、容器本体内にてケミカルフィルタ１３を介して空気循環させることにより、基板収納搬送時における容器本体内の清浄度を高く維持し得るように構成されたものもある（例えば、特許文献１〜５参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１８６３１号公報
【特許文献２】特開２０００−１７４１０９号公報
【特許文献３】特開２００１−７７１８８号公報
【特許文献４】特開２００２−１２２３８３号公報
【特許文献５】特開２００２−１７０８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来の基板収納搬送容器では、低クラス環境で用いると、基板を出し入れすべく蓋体を開けたときに、容器本体内に汚染エアーを巻き込むおそれがあるが、その場合において、容器本体内の特定箇所に汚染エアーが滞留してしまうことが考えられる。これは、容器本体の天井部付近や底部付近は様々な形状をしており、一般に各基板間の隙間とは等しくなく、不均一に広くなっているからである。つまり、容器本体の天井部付近や底部付近における不均一形状に影響されて、基板周辺の気流が乱れて特定箇所に汚染エアーが滞留するために、積層収納されたうちの最上段スロットの基板の上面や最下段スロットの基板の下面においては、他のスロットの基板よりも汚染物質の付着が多くなる傾向にある。また、気流がウエハ押さえやウエハ棚チイース付近で滞留するとウエハ周辺に汚染が特異的に付き易い。特に、容器本体内にて空気循環させるように構成された基板収納搬送容器では、蓋体を開けたときのみならず、例えば図７に示すように当該空気循環を行う際にも気流の乱れによる特定箇所への滞留が発生する。このことは、収納基板の清浄度を維持する上では、好ましくない。
具体的には、図８〜１１に示すように、例えばウエハにケミカル酸化膜が付いた状態で容器保管した場合において、キャリアのみのときは、ウエハ最上面やウエハ周辺の自然酸化膜の成長があり、ゲート酸化工程ではゲート酸化のインキュベーションタイムが発生したり、ケミカル酸化膜が炉内で昇華されずに残り、耐圧信頼性（ＴＤＤＢ）特性が薄膜側にシフトする劣化が知られている。また、シリコンウエハのＢＨＦ最終処理（疎水化、フッ素ターミネーション）した場合には自然酸化膜の成長が抑制されるが、ドーパント濃度やオゾン濃度や有機物濃度の増加によっては、気流が滞留した場所で電気的な特性の悪い自然酸化膜の成長がムラに成って早まり特性ばらつきを発生させることが知られている。
【０００６】
そこで、本発明は、容器本体内における気流の乱れを有効に防止し、収納された基板の清浄度を高く維持し、自然酸化膜成長を抑制しばらつきを低減する上で非常に好適となる基板収納搬送容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために案出された基板収納搬送容器で、複数枚の基板を一定間隔で積層収納する容器本体と、前記容器本体の内気を循環させる空気循環手段と、前記容器本体に積層収納された最上段の基板の上側または最下段の基板の下側の少なくとも一方にて前記空気循環手段が行う内気循環によって生じる空気の流れを、当該内気循環により前記一定間隔の間に生じる空気の流れと同等にするための整流化手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成の基板収納搬送容器では、整流化手段によって、最上段の基板の上側または最下段の基板の下側の空気の流れが、各基板の間に生じる空気の流れと同等となる。したがって、空気循環手段が容器本体の内気を循環させる場合であっても、最上段の基板の上側または最下段の基板の下側において、基板周辺の気流が乱れて滞留してしまうのを回避し得るようになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の基板収納搬送容器は、基板周辺における空気の流れを整流化することによって、気流の乱れに起因する空気の滞留を回避し得るようになるので、特定箇所が汚染されてしまうのを未然に防止することが可能となり、容器本体内における内気循環と併せて、当該容器本体内の清浄度を高く維持する上で非常に好適なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に基づき本発明に係る基板収納搬送容器について説明する。
【００１１】
〔第１の実施の形態〕
先ず、本発明の第１実施形態について説明する。図１〜３は、第１実施形態における基板収納搬送容器の概略構成例を示す模式図である。
【００１２】
ここで説明する基板収納搬送容器は、ＳＭＩＦポッドやＦＯＵＰ等のように、例えば半導体装置の製造工程にて用いられ、その製造工程での処理対象物であるシリコンウエハ等の基板を収納搬送するものである。さらに詳しくは、複数枚（例えば２５枚）の基板を一定間隔で積層収納する容器本体（以下、単に「キャリア」という）と、そのキャリアを収容する外殻容器（以下、単に「ポッド」という）とを備えており、ポッド内が密封されることにより、ミニエンバイロメントに対応した局所的清浄環境を実現するものである。
【００１３】
また、ここで説明する基板収納搬送容器では、基板収納時におけるキャリア内の清浄度を高く維持するために、環境ボックスが付設されている。環境ボックスは、容器本体の内気を循環させるためのもので、本発明における空気循環手段として機能するものである。
【００１４】
さらに具体的には、図１に示すように、例えばＳＭＩＦ型の基板収納搬送容器１であれば、環境ボックス２は、ポッド３に付随して設けられている。そして、環境ボックス２は、少なくとも、分子汚染除去機能を有したケミカルフィルタと、送風機構である電動ファンと、この電動ファンを駆動するための二次電池および運転制御基板とを備えており（ただし、いずれも不図示）、電動ファンを運転して気流を生じさせ、キャリア４内の空気循環を行うようになっている。
【００１５】
ところで、キャリア４には、複数枚（例えば２５枚）の基板を一定間隔で積層収納するために、その収納枚数に対応した段数のスロットが設けられている。そして、一般に、最上段のスロットから天井部までの空間および最下段のスロットから底部までの空間は、各スロット間の空間容積に比べて、大きく構成されている。すなわち、各スロットに基板を挿入して収納した際に、最上段の基板の上側および最下段の基板の下側の空間容積が、積層収納された基板同士の間の空間容積よりも大きくなっている。
【００１６】
このようなキャリア４の天井部付近や底部付近における不均一形状による空間容積の違いは、基板同士の間に比較して最上段基板の上側および最下段基板の下側にて微小に差圧が低下し、キャリア４内にて空気を循環させる際の気流の乱れを招いてしまう。そして、この気流の乱れは、最上段基板の上面や最下段基板の下面等に空気が滞留する要因となり、収納基板の清浄度を悪化させる要因となり得る。
【００１７】
このことから、ここで説明する基板収納搬送容器１では、図２に示すように、キャリア４に積層収納された最上段基板５ａの上側と最下段基板５ｂの下側の少なくとも一方、好ましくは両方に、ダミースペーサ６が設けられている。ダミースペーサ６は、最上段基板５ａの上側または最下段基板５ｂの下側の少なくとも一方にて、環境ボックス２での内気循環によって生じる空気の流れを、当該内気循環により各基板５同士の間に生じる空気の流れと同等にするためのもので、本発明における整流化手段として機能するものである。
【００１８】
ダミースペーサ６としては、例えば図２（ａ）に示すように、キャリア４内の収納基板５と略同様の形状を有した板状のものが挙げられる。このようなダミースペーサ６は、最上段基板５ａの上側と最下段基板５ｂの下側の少なくとも一方、好ましくは両方に、各基板５同士の間と同等の間隔を空けて配されて用いられる。なお、最上段基板５ａの上側または最下段基板５ｂの下側へのダミースペーサ６の配置は、キャリア４に設けられたスロットを利用して着脱可能に行うことが考えられるが、キャリア４への固着によって行うようにしてもよい。
【００１９】
また、ダミースペーサ６としては、例えば図２（ｂ）に示すように、キャリア４の天井部付近や底部付近における不均一形状の少なくとも一方、好ましくは両方を埋めるスペーサ状のものが挙げられる。このようなダミースペーサ６は、充填材の注入等によって実現することが考えられる。この場合においても、ダミースペーサ６と最上段基板５ａ、最下段基板５ｂとの間隔は、各基板５同士の間の間隔と同等になる。
【００２０】
これらいずれの場合であっても、ダミースペーサ６を設けることで、当該ダミースペーサ６と最上段基板５ａ、最下段基板５ｂとの間隔が各基板５同士の間の間隔と同等になるので、最上段基板５ａの上側または最下段基板５ｂの下側における空気の流れは、各基板５同士の間に生じる空気の流れと同等になる。すなわち、最上段基板５ａの上側または最下段基板５ｂの下側の空間が各基板５同士の間の空間に比べて減圧状態となってしまうことがなく、それぞれにおける空気の流量およびその流速が同等になる。
【００２１】
したがって、環境ボックス２がキャリア４の内気を循環させる場合であっても、最上段基板５ａの上側または最下段基板５ｂの下側において、基板５周辺の気流が乱れて滞留してしまうのを回避し得るようになる。つまり、ダミースペーサ６を設けることによって、基板５周辺における空気の流れを整流化することが可能となり、気流の乱れに起因する空気の滞留を回避し得るようになるので、特定箇所が汚染されてしまうのを未然に防止することができ、キャリア４内における内気循環と併せて、当該キャリア４内の清浄度を高く維持する上で非常に好適なものとなる。
【００２２】
なお、ダミースペーサ６を設けるにあたっては、例えば図２（ｃ）に示すように、ポッド３内、さらに詳しくはポッド３とキャリア４との間に、第２のダミースペーサ６ａを設けることも考えられる。この第２のダミースペーサ６ａを設けることによって、キャリア４の周辺を埋めて、当該キャリア４周辺における空気の流れを整流化することが可能となり、基板５周辺における空気の整流化を行う上で非常に好適なものとなるからである。
【００２３】
ところで、環境ボックス２がキャリア４の内気を循環させる場合には、ポッド３のいずれかの箇所に、環境ボックス２が生じさせた気流を受け入れるための空気の吹き出し口と、当該気流を排出するための空気の吸い込み口とが必要になる。この場合において、これら吹き出し口と吸い込み口との間には、差圧が生じていることが望ましい。差圧は、吹き出し口と吸い込み口との口径差や通気抵抗差等によって実現すればよい。具体的には、例えば０．０５〜５Ｐａ程度とすることが考えられる。このような差圧を生じさせることによって、最上段基板５ａの上側および最下段基板５ｂの下側の空間、並びに各基板５同士の間の空間のそれぞれにおいて、確実に気流を発生させ得るようになるからであり、またポッド３外からの外気（汚染空気等）の流入も防げるようになるからである。
【００２４】
さらに、環境ボックス２がキャリア４の内気を循環させる場合には、その循環させる内気を拡散させるための分散板を設けることが考えられる。具体的には、図３に示すように、空気の吹き出し口７ａの近傍に分散板８を設けることが考えられる。分散板８は、例えば規則的な開孔を有するパンチングプレートによって形成することが考えられるが、通過する空気を拡散させ得るものであれば、他のものによって形成されていてもよい。このような分散板８を設けることによって、キャリア４内を循環させる内気が拡散されることになるので、ダミースペーサ６による基板５周辺の空気の流れの整流化が、より一層確実なものとなり、気流の乱れに起因する空気の滞留を回避する上で更なる好適化が図れるようになる。
【００２５】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。ただし、ここでは、上述した第１実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００２６】
図４は、第２実施形態における基板収納搬送容器の概略構成例を示す模式図である。図例のように、ここで説明する基板収納搬送容器は、少なくとも吹き出し口７ａに付随して、好ましくは吹き出し口７ａと吸い込み口７ｂとのそれぞれに付随して、ノズル機構９が設けられている。ノズル機構９は、キャリア４に積層収納された最上段基板５ａの上側空間と、最下段基板５ｂの下側空間と、各基板５の間の一定間隔の空間とのそれぞれに対応した径、向きまたは数の開口（ただし不図示）を有するものであり、当該開口がそれぞれの空間に対する空気の吹き出しまたは吸い込みを行うことで、最上段基板５ａの上側または最下段基板５ｂの下側における空気の流れを、各基板５同士の間に生じる空気の流れと同等にするためのものである。つまり、ノズル機構９は、本発明における整流化手段として機能するものである。
【００２７】
このようなノズル機構９を設けた場合においても、第１実施形態で説明したダミースペーサ６を設けることが考えられる。ダミースペーサ６を設けた場合、ノズル機構９では、各開口の対応するそれぞれの空間が同等になることから、各開口の径、向きまたは配置数もそれぞれが同等になる。ただし、ノズル機構９における開口の配設位置、例えば空気の吹き出し元からの距離を考慮して、各開口の口径に差を設けるようにしても構わない。
【００２８】
また、ノズル機構９を設けた場合には、必ずしも第１実施形態で説明したダミースペーサ６を備えていなくてもよい。すなわち、キャリア４の天井部付近や底部付近には、不均一形状により基板同士の間と空間容積の違いが生じていてもよい。ただし、空間容積の違いがある場合には、その違いに対応して、各開口の径、向きまたは数等が相違しているものとする。例えば、キャリア４の天井部付近や底部付近の空間容積が各基板５間の空間容積に比べて大きく構成されていれば、ノズル機構９においても、天井部付近や底部付近に対応する箇所に設けられた開口の径を大きくしたり、配置数を増やしたりする、といった具合である。
【００２９】
このように、ノズル機構９を設けた場合には、ダミースペーサ６の有無に関わりなく、最上段基板５ａの上側空間、最下段基板５ｂの下側空間、各基板５の間の一定間隔の空間のそれぞれに対応して設けられた開口から、それぞれに空間に対して空気の吹き出しまたは吸い込みが行われるようになる。これにより、最上段基板５ａの上側または最下段基板５ｂの下側における空気の流れは、各基板５同士の間に生じる空気の流れと同等になるのである。すなわち、最上段基板５ａの上側または最下段基板５ｂの下側の空間が各基板５同士の間の空間に比べて減圧状態となってしまうことがなく、それぞれにおける空気の流量およびその流速が同等になる。
【００３０】
したがって、環境ボックス２がキャリア４の内気を循環させる場合であっても、最上段基板５ａの上側または最下段基板５ｂの下側において、基板５周辺の気流が乱れて滞留してしまうのを回避し得るようになる。つまり、ノズル機構９を設けることによって、基板５周辺における空気の流れを整流化することが可能となり、気流の乱れに起因する空気の滞留を回避し得るようになるので、特定箇所が汚染されてしまうのを未然に防止することができ、キャリア４内における内気循環と併せて、当該キャリア４内の清浄度を高く維持する上で非常に好適なものとなる。
【００３１】
特に、吹き出し側と吸い込み側との両方にノズル機構９を設けた場合であれば、基板５周辺における空気の流れを整流化が、より一層確実なものとなる。つまり、基板５周辺における空気の整流化を行う上で非常に好適なものとなるから、気流の乱れに起因する空気の滞留を回避する上で更なる好適化が図れるようになる。
【００３２】
なお、上述した第１および第２実施形態では、本発明について好適な実施具体例を挙げて詳細に説明したが、本発明がこれらに限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態における基板収納搬送容器の概略構成例を示す模式図（その１）であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）および（ｃ）はその側断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態における基板収納搬送容器の概略構成例を示す模式図（その２）であり、（ａ）〜（ｃ）はいずれもその一具体例を示す側断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における基板収納搬送容器の概略構成例を示す模式図（その３）である。
【図４】本発明の第２実施形態における基板収納搬送容器の概略構成例を示す模式図である。
【図５】従来における基板収納搬送容器の基本構成例を示す斜視図である。
【図６】従来における基板収納搬送容器の他の概略構成例を示す分解斜視図である。
【図７】従来の基板収納搬送容器における気流の乱れの様子の一例を示す模式図である。
【図８】従来におけるキャリアのみの基板へのケミカル酸化膜成長の具体例を示す説明図である。
【図９】従来におけるＳＭＩＦポッドの基板へのケミカル酸化膜成長の具体例を示す説明図である。
【図１０】従来における環境ボックスの基板へのケミカル酸化膜成長の具体例を示す説明図である。
【図１１】自然酸化膜の増加ばらつき分布例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…基板収納搬送容器、２…環境ボックス、３…ポッド、４…キャリア、５…基板、５ａ…最上段基板、５ｂ…最下段基板照明、６…ダミースペーサ、６ａ…第２のダミースペーサ、７ａ…吹き出し口、７ｂ…吸い込み口、８…分散版、９…ノズル機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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